Kiinteistöautomaatio osana älykkäitä sähköjärjestelmiä

Kandidaatintyö 19.12.2014 LUT Energia

Sähkötekniikka

KIINTEISTÖAUTOMAATIO OSANA ÄLYKKÄITÄ SÄHKÖ- JÄRJESTELMIÄ

Building automation as a part of smart power systems

Otso Salonen

TIIVISTELMÄ

Lappeenrannan teknillinen yliopisto Teknillinen tiedekunta

LUT Energia, sähkötekniikka Otso Salonen

Kiinteistöautomaatio osana älykkäitä sähköjärjestelmiä 2014

Kandidaatintyö.

36 s.

Tarkastaja: DI Tero Kaipia

Kiinteistöautomaatiojärjestelmien avulla voidaan lisätä paitsi kodin mukavuustasoa, myös säästää energiaa ja toteuttaa muita hyödyllisiä toimenpiteitä. Työssä tarkasteltiin älykkäi- den sähköverkkojen näkökulmasta, millaisia toiminnallisuuksia kiinteistöautomaatiojärjes- telmiltä odotetaan ja miten markkinoilla olevat järjestelmät vastaavat näihin odotuksiin.

Lisäksi arvioitiin, kuinka taloudellisesti kannattavia valittuihin automaatiojärjestelmiin kuuluvat energian käytön hallintaan liittyvät toiminnallisuudet ovat sähkönkäyttäjien nä- kökulmasta. Lopuksi tehtiin lyhyt katsaus kiinteistöautomaatiojärjestelmien tulevaisuuden näkymiin.

Kiinteistöautomaatiolla voidaan vaikuttaa energian käytön tehokkuuteen ohjaamalla esi- merkiksi valaistusta, ilmanvaihtoa, ilmastointia, lämmitystä ja sähkölaitteita. Eräs vaihto- ehto on toteuttaa ohjauksen avulla markkinapohjaista kysyntäjoustoa, jossa kiinteistön säh- köjärjestelmän toimintaa säädetään sähkön hinnan perusteella. Kiinteistössä tulee myös voida tehdä laitekohtaisia energiankulutuksen mittauksia, jotka antavat tietoa sähkönkäyt- täjille eri laitteiden sähkönkulutuksesta. Kiinteistöautomaation ja sähkön pientuotannon yleistymisen myötä on myös etähallittavien virtuaalivoimaloiden toteuttaminen tulossa mahdolliseksi.

Useiden markkinoilla olevien kiinteistöautomaatiojärjestelmien todettiin toteuttavan sa- mankaltaisia toiminnallisuuksia, mutta ainoastaan harvoissa on valmiina smart grid - konseptin mukaisia toiminnallisuuksia. Järjestelmistä otettiin lähempään tarkasteluun For- tum Fiksu, ÄLYSÄHKÖ sekä Smart-House. Näistä ainoastaan Fortum Fiksu toteutti säh- kön hintaohjaukseen perustuvaa lämmityksen säätöä, kun kaksi jälkimmäistä toteuttivat vain perinteisempiä toiminnallisuuksia. Lisäksi laskettiin sähkönkäyttäjän kannalta lämmi- tyksen, valaistuksen ja ilmanvaihdon ohjauksen kannattavuutta ja selvitettiin, että tutkituis- sa esimerkkijärjestelmissä suurin säästöpotentiaali on lämmityksen ohjauksessa.

ABSTRACT

Lappeenranta University of Technology LUT School of Technology

LUT Institute of Energy Technology, Electrical Engineering Otso Salonen

Building automation as a part of smart power distribution systems 2014

Bachelor’s Thesis.

36 p.

Examiner: M.Sc Tero Kaipia

Building automation systems can not only be used to increase convenience level of homes, but also to save energy and implement other beneficial operations. In this work was exam- ined from smart grid’s point of view, what kind of functionalities are expected of building automation systems and how the building automation systems currently on the market ful- fill these expectations. The cost-effectiveness of the functionalities relating to the control- ling of the use of energy in the chosen building automation systems, from the point of view of the electricity consumer, was also evaluated. At the end was made a short summary to the future views of building automation systems.

With building automation, it is possible to affect the energy efficiency by controlling for example lighting, ventilation, air conditioning, heating and electronic devices. One possi- bility is to execute market-based demand response by the control. It is also desirable that in the building it is possible to do device specific energy consumption measurements that give energy consumers information of different devices’ electricity consumption. As a re- sult of increase of building automation and distributed energy production, it is coming pos- sible to implement remotely controlled virtual power plants.

It was also found out that many building automation systems on the market have similar functionalities but only a few have functionalities required by smart grid concept. Three systems – Fortum Fiksu, ÄLYSÄHKÖ and Smart-House – were examined more closely.

Only Fortum Fiksu could control heating on the basis of electricity price, whereas the two others only had more traditional functionalities. The profitability of controlling heating, lighting and ventilation from consumer’s point of view was also calculated. It was found out, that the greatest saving potential of the examined systems is in heating control.

SISÄLLYSLUETTELO

Käytetyt merkinnät ja lyhenteet

1. Johdanto ... 6

1.1 Työn tavoitteet ja rajaus ... 6

1.2 Taustaa ... 6

2. Älykäs sähköverkko ... 7

2.1 Sähkönkäytön seuranta ... 8

2.2 Kysyntäjousto ... 9

2.3 Virtuaalivoimala ... 9

2.4 Yhteenveto älykkäiden sähköverkkojen toiminnoista ... 10

3. Keskeiset kiinteistöautomaatiojärjestelmien toiminnallisuudet ... 11

3.1 Kulutuksen seuranta ja mittaukset ... 12

3.2 Kuormanohjaus ... 12

3.3 Etähallinta ... 13

3.4 Sähkön pientuotannon hallinta ... 14

3.5 Yhteenveto sähkönkäyttöä tehostavista toiminnallisuuksista... 15

4. Esimerkkejä erilaisista kiinteistöautomaatiojärjestelmistä ... 15

4.1 Fortum Fiksu ... 16

4.2 ÄLYSÄHKÖ ... 18

4.3 Smart-House ... 18

5. Kannattavuusanalyysi sähkönkäyttäjän näkökulmasta ... 19

5.1 Lämmityksen ohjauksen kannattavuus ... 19

5.2 Valaistuksen ohjauksen kannattavuus ... 24

5.3 Ilmanvaihdon ohjauksen kannattavuus ... 28

5.4 Kannattavuusanalyysin yhteenveto ... 29

6. Kiinteistöautomaatiojärjestelmien tulevaisuuden näkymiä ... 30

7. Yhteenveto ... 31

LÄHTEET ... 33

KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET

AMI Advanced Meter Infrastructure, edistynyt mittarinluenta AMR Automatic Meter Reading, automaattinen mittarinluenta

CHP Combined Heat and Power, yhdistetty lämmön ja sähkön tuotanto VPP Virtual Power Plant, virtuaalivoimala

A pinta-ala

𝐵 saatava säästö

E keskimääräinen valaistusvoimakkuus f valaistuksen ohjauskerroin

i diskonttokorko

K hankintakustannukset

𝑁𝑃𝑉 nykyarvo

P teho

S säästö

t kuluneiden vuosien määrä

∆t käyttöaika

W sähköenergian kulutus

β valaistuksen alenemakerroin

η valaistushyötysuhde

𝜂_Ф lamppujen valotehokkuus

1. JOHDANTO

Kiinteistöautomaatiojärjestelmien tavoitteena on toteuttaa halutut talotekniset ominaisuu- det sekä luoda asuntoon halutut olosuhteet. Käyttämällä oikeanlaisia ja hyvin suunniteltuja automaatiojärjestelmiä on sähkönkäyttäjän elämisen helpottamisen lisäksi mahdollista vä- hentää energiankulutusta ja näin ollen myös säästää rahaa. (Järvenpää 2011) Nykyaikaisten kiinteistöautomaatiojärjestelmien ominaisuuksista on hyötyä sähkönkäyttäjien lisäksi myös muille sähkömarkkinoiden osapuolille, joita ovat ainakin sähkön vähittäis- ja tukkumyyjät, jakeluverkkoyhtiöt ja kantaverkkoyhtiö. Automaatiojärjestelmät ovat osa älykkäitä sähkö- verkkoja, joiden perimmäinen tavoite on tehostaa energian käyttöä ja mahdollistaa tehokas uusiutuvien energialähteiden hyödyntäminen. Kiinteistöautomaatio mahdollistaa muun muassa paremman kommunikaation eri markkinaosapuolten välillä, kulutuksen seurannan sekä energiankäytön tehostamisen esimerkiksi kotitalouksissa.

1.1 Työn tavoitteet ja rajaus

Tämän työn tavoitteena on selvittää älykkäiden sähköverkkojen näkökulmasta millaisia toiminnallisuuksia kiinteistöautomaatiojärjestelmiltä edellytetään ja miten markkinoilla olevat erilaiset kiinteistöautomaatiojärjestelmät nykyisin vastaavat tähän tarpeeseen. Tar- kastelu ei kata kaikkia markkinoilla olevia automaatiojärjestelmävaihtoehtoja vaan joukon lähes satunnaisotannalla valittuja yleisimpiä järjestelmiä. Otannan pohjalta tarkastellaan, miten kiinteistöautomaatiojärjestelmiä on mahdollista hyödyntää osana älykkään sähkö- verkon toteuttamista. Lisäksi arvioidaan kiinteistöautomaatiojärjestelmien tulevaisuuden näkymiä, eli mitä toimintoja automaatiojärjestelmistä vielä puuttuu sekä lasketaan, miten taloudellisesti kannattavaa sähkönkäyttäjälle olisi investoida kysynnänjoustonkin kannalta keskeisessä asemassa oleviin lämmityksen, valaistuksen tai ilmanvaihdon ohjaukseen.

Kiinteistöautomaatiojärjestelmät sisältävät paljon erilaisia ominaisuuksia, joista osa on tar- koitettu vain sähkönkäyttäjän mukavuuden tai turvallisuuden parantamiseksi. Näiden omi- naisuuksien tarpeeseen, taloudelliseen kannattavuuteen tai toteutukseen ei kuitenkaan tässä työssä oteta kantaa, vaan keskitytään energiatehokkuuden ja älykkäiden sähköverkkojen kannalta olennaisiin toiminnallisuuksiin.

1.2 Taustaa

Ilmastonmuutos ja energian kysynnän jatkuva kasvu asettaa suuria haasteita koko maail- massa, ja kestävän kehityksen kannalta energiapoliittisilla valinnoilla on suuri merkitys.

Euroopan unioni asetti maaliskuussa 2007 yhteisiksi strategisiksi tavoitteiksi kasvihuone- päästöjen vähentämisen 20 prosenttia vuoden 1990 tasoista, uusiutuvien energialähteiden osuuden lisäämisen 20 prosenttia sekä energiatehokkuuden parantamisen 20 prosentilla 2020 mennessä. (Energiateollisuus, 2014b) Nämä tavoitteet, teknologian kehitys ja sähkö- markkinoiden vapautuminen ovat ajaneet etsimään uudenlaisia, nykyistä varmempia, jous- tavampia ja tehokkaampia sähkönjakelukeinoja, mistä johtuen älykkäät sähköverkot teke- vät tuloaan.

2. ÄLYKÄS SÄHKÖVERKKO

Älykäs sähköverkko (smart grid) on tulevaisuuden energiajärjestelmän tarpeisiin vastaava kehittyneempi versio nykyisestä sähköverkosta. Se on sähkövoimajärjestelmä, joka yhdis- tää viestintäteknologian ratkaisuja sähkön tuotantoon sekä jakeluun ja jolle ominaista on luotettavuus ja käyttövarmuus. Älykkään sähköverkon avulla saadaan kuluttajia tehosta- maan sähkönkäyttöään esimerkiksi älykkäiden energiamittareiden mahdollistaman aktiivi- sen energiankulutuksen seurannan sekä kiinteistöautomaatiojärjestelmien avulla. (Energia- teollisuus 2012)

Älykäs sähköverkko tukee hajautetun pientuotannon sekä energiavarastoinnin lisääntymis- tä. Perinteisesti sähköverkossa sähkö virtaa vain yhteen suuntaan, voimalaitoksista loppu- käyttäjille. Älykkäälle sähköverkolle ominaista on kaksisuuntaisuus, sillä hajautetun tuo- tannon lisääntymisen johdosta sähkö virtaa molempiin suuntiin. Olennaista on myös ener- giajärjestelmän toimintaa tukevan tietoverkkojen ja – järjestelmien kehittyminen yhdistä- mään palvelun tarjoajia (kuten verkkoyhtiöt ja sähkökauppiaat) ja sähkönkäyttäjiä sekä eri kokoluokan sähköntuottajia. Tietoverkon ja – järjestelmien tarkoituksena on linkittää ku- luttajat, palvelun tarjoajat ja tuottajat tehokkaasti yhteen mahdollistaen kuluttajien osallis- tumisen sähkömarkkinoille. Tulevaisuuden visioissa energiaa verkkoon tuottavat perinteis- ten voimalaitosten lisäksi myös kuluttajat, teollisuus ja liike-elämä. (Sarvanta 2010) (Ener- giateollisuus 2012) Kuvassa 2.1 esitetyssä älykkään sähköverkon periaatepiirroksessa nä- kyy yhtenä osa-alueena kiinteistöautomaatio, jonka tarkoituksena on edistää kuluttajien tehokasta sähkönkäyttöä.

Kuva 2.1 Älykkään sähköverkon periaatepiirros (Teknologiateollisuus 2014)

Keskeinen osa nykyisiä verkkoja täydentäviä tietojärjestelmiä on energiankäytön seuran- taan ja jakeluverkon tilan hallintaan sovellettavat AMI-järjestelmät (Advanced Meter Inf- rastructure), eli etäluettavat ja ohjattavat mittarit sekä niiden luenta- ja ohjausjärjestelmät.

Suurin osa älykkäiden sähköverkkojen vaatimista teknisistä komponenteista ja teknologi- oista on jo olemassa, mutta haasteita aiheuttavat vielä puutteet hallintajärjestelmissä sekä suuret investointikustannukset. (Sarvanta 2010) Osaltaan käyttöönottoa hidastaa vielä tois- taiseksi epäselvyydet teknologioita tehokkaasti hyödyntävien palvelumarkkinoiden synty- misessä. Seuraavassa käsitellään tarkemmin tärkeimpiä älykkäiden sähköverkkojen tuomia uudistuksia.

2.1 Sähkönkäytön seuranta

Älykkään sähköverkon toteuttamisen ensimmäinen askel Suomessa on otettu, kun AMR- mittareiden (Automatic Meter Reading) vaihtourakka saatiin vuonna 2013 päätökseen, ja nyt noin 95 prosenttia sähkömittareista on etäluettavia (Taloussanomat 2014). Niiden avul- la kuluttajan sähkönkulutusta voidaan seurata ja etälukea verkkoyhtiöstä käsin. Lisäksi ne mahdollistavat myös muita toimintoja ohjaukseen, säätöön, suojaukseen ja verkon hallin- taan liittyen. (Valtonen 2009)

Kuva 2.2 Esimerkki AMR-mittarista (Tietoviikko 2009)

Suomen valtioneuvosto asetti helmikuussa 2009 sähkötoimitusten selvityksestä ja mittauk- sesta eräitä vaatimuksia, jotka AMR-laitteiston ja kulutusmittausten tulee toteuttaa. Niistä tärkeimmät ovat lueteltuna alla. (Valtioneuvosto 2009)

 ”Verkonhaltijan on mittauspalvelua järjestäessään pyrittävä edistämään asiak- kaidensa tehokasta ja säästäväistä sähkönkäyttöä sekä sähkönkäytön ohjaus- mahdollisuuksien hyödyntämistä”

 ”Mittauslaitteiston rekisteröimä tieto tulee voida lukea muistista viestintä- verkon kautta” (etäluentaominaisuus)

 ”Sähkönkulutuksen ja pienimuotoisen sähköntuotannon tulee perustua tuntimit- taukseen ja etäluentaan” (tuntimittausvelvoite)

 ”Mittauslaitteiston tulee rekisteröidä yli kolmen minuutin pituisten jännitekat- kojen alkamis- ja päättymisajankohta”

 ”Mittaustieto tulee tallentaa verkonhaltijan tietojärjestelmään, jossa tuntikohtai- nen mittaustieto tulee säilyttää kuusi vuotta ja jännitteetöntä aikaa koskeva tieto kaksi vuotta”

 ”Mittauslaitteiston tulee kyetä vastaanottamaan ja panemaan täytäntöön tai vä- littämään eteenpäin viestiverkon kautta lähetettäviä kuormanohjauskomentoja”

 ”Sähkönkäyttöpaikan tuntimittauslaitteisto on luettava vähintään kerran vuoro- kaudessa”

Yllä esitettyjen toiminnallisuuksien lisäksi mittarit voidaan liittää kotiautomaatioon. ER- GEG’in (European Regulators’ Group for Electricity and Gas) mukaan kotiautomaatiota hyödyntäen voidaan ohjata yksittäisiä laitteita älykkäiltä mittareilta saadun informaation avulla. (ERGEG 2010) Kuluttajalle tärkein AMR-mittareiden mahdollistama hyöty on kui- tenkin arviolaskutuksen poistuminen sekä mahdollisuudet energiansäästöön. Lisäksi niiden tarjoaman lähes reaaliaikaisen tiedon kulutuksen määrästä on tarkoitus aktivoida kuluttaja kiinnittämään enemmän huomiota sähkönkäyttöönsä ja vähentämään sitä. (Sarvanta 2010)

2.2 Kysyntäjousto

Kysyntäjousto tarkoittaa sähkön käytön hetkellistä vähentämistä tai käytön siirtämistä kor- kean kulutuksen ja hinnan tunneilta edullisempaan ajankohtaan. Sitä tarvitaan lisää, kun joustamattoman tuotannon eli esimerkiksi ydinvoiman sekä uusiutuvan energian määrä sähköverkossa kasvaa. Kysyntäjousto edistää sähkömarkkinoiden toimintaa ja sen avulla voidaan vaikuttaa markkinahinnan muodostumiseen. (Fingrid 2014)

Kysyntäjoustosta on hyötyä monille osapuolille. Mikäli sähkönkäyttäjällä on sähkön spot- hintaan perustuva sähkösopimus, on päivittäisillä sähkönkäytön joustoilla merkittävä vai- kutus sähkölaskun suuruuteen. Lisäksi kysyntäjouston vaikutukset näkyvät pitkällä täh- täimellä sähkön johdannaishinnoissa eli käytännössä matalampina sähköhintoina. Sähkön- myyjän hankkiessa sähkönkäyttäjille välittämänsä sähkön tukkumarkkinoilta, hyötyy säh- könmyyjäkin kysyntäjoustosta sähkönhankinnan pienempinä kustannuksina. Kysyntäjous- ton toteuttamisessa on kotiautomaatiolla tulevaisuudessa yhä merkittävämpi rooli, ja tätä käsitellään kappaleessa 3.2.

Kulutuksen epätasaisuuden vuoksi sähköverkoille aiheutuu haittoja, sillä verkko on aina mitoitettava kestämään huippukulutus, ja mitä suurempi kuormitusvirta, sitä suuremmat tehohäviöt. Tämän vuoksi tasaisemmalla kuormituksella verkon kapasiteettia voitaisiin hyödyntää paremmin. Kulutushuiput aiheuttavat sähköyhtiöille muitakin haittoja, sillä mo- nien verkkokomponenttien, kuten muuntajien, käyttöiät riippuvat vahvasti lämpötilasta ja täten myös kuormituksesta. Kuormitettaessa verkkoa syntyy hot-spot – pisteitä, jotka no- peuttavat erityisen paljon komponenttien vanhenemista. Huipputehojen rajoittaminen voi parhaassa tapauksessa säästää sähköverkkoyhtiön kalliilta verkkoinvestoinneilta. (Söyrinki 2007)

2.3 Virtuaalivoimala

Uusiutuvien energiamuotojen tuotanto on yleensä melko pienimuotoista, koska uusiutuvat energiavarat sijaitsevat hajallaan, mistä johtuen niiden kuljetus suuriin voimalaitoksiin ei ole kannattavaa. Lisäksi jos verkkoon on liitetty paljon hajautettua tuotantoa, verkon suun- nittelu ja tehokas käyttö on monimutkaisempaa. Jotta tuotanto saataisiin kannattavaksi ja monimutkaista kokonaisuutta voitaisiin hallita tehokkaasti, yksi ratkaisu on optimoida ha- jautettujen yksiköiden toimintaa yhdistämällä erilaiset tuotantomuodot virtuaalivoimalaksi (Virtual Power Plant, VPP). Hajautetun pientuotannon lisäksi virtuaalivoimalaitokseen voi liittää ohjattavaksi kuormia ja energiavarastoja, mikä mahdollistaa sähkön huippukuormi- tusten leikkaukset. Ohjattavan kuormituksen avulla voidaan osallistua esimerkiksi sähkö-

verkon häiriötilanteissa erilaisiin käyttötehtäviin, kuten taajuuden- tai jännitteensäätöön.

(Rautiainen 2008)

Kuvassa 2.3 on esitetty virtuaalivoimalan periaatekaavio. VPP toimii käytännössä niin, että energiaresurssien eli tuotantoyksiköiden ja ohjattavien kuormien omistajat antavat korva- usta vastaan resurssejaan VPP:n hallittavaksi. Tarpeen tullessa se voi ottaa käyttöön halu- tut, järjestelmään liitetyt tuotantoyksiköt ja tuottaa niiden avulla juuri halutun määrän energiaa. Resursseista saadun hyödyn VPP myy muille osapuolille, eli esimerkiksi tuotettu sähköenergia myydään sähköpörssiin tai suoraan sähkönostajille. (Rautiainen 2008)

Kuva 2.3 Virtuaalivoimalaitoksen periaatekaavio (Alestalo 2009)

Virtuaalivoimalan tulee seurata koko ajan sähkön markkinahintaa, sähkön ja lämmön kulu- tusta sekä polttoaineiden hintoja ja tarpeen tullessa ryhtyä toimenpiteisiin. Toimenpiteitä ovat esimerkiksi tuotannon lisääminen/vähentäminen tai kuormien irrottami- nen/lisääminen. Virtuaalivoimalaa voidaankin ajatella ”energian internetinä”, sillä tuotan- toyksiköt ovat kytkeytyneet toisiinsa, aivan kuten PC-tietokoneet ovat kytkeytyneet inter- netiin. (Alestalo 2009)

Virtuaalivoimalan automaatiolle asetetaan suuret vaatimukset, sillä se edellyttää edistyk- sellistä säätö- ja hallintajärjestelmää sekä kauko-ohjattavuutta. VPP vaihtaa monenlaista tietoa sidosryhmiensä, eli energiaresurssien omistajien, sähköverkkoyhtiöiden, energia- markkinoiden ja tasesähköyksikön kanssa. Energiaresurssien omistajat antavat tietoa re- surssiensa määrästä, sijainnista, nimellistehosta, säätökyvystä, käytettävyydestä ym. (Rau- tiainen 2008) ja tätä varten tarvitaan kiinteistöautomaatiojärjestelmiä, jotka kommunikoi- vat automaattisesti VPP:n kanssa.

2.4 Yhteenveto älykkäiden sähköverkkojen toiminnoista

Älykkäät sähköverkot tuovat siis monia uudistuksia, joista hyötyvät kaikki markkinaosa- puolet. Taulukossa 2.1 esitetään näistä keskeisimmät sekä kunkin toiminnon arvioidut merkittävyydet jokaisen markkinaosapuolen kannalta seuraavin merkein:

++ = erittäin hyödyllinen + = jonkin verran hyödyllinen - = haittaava

0 = ei merkitsevä

Taulukko 2.1 Älykkäiden sähköverkkojen toimintoja eri näkökulmista Älykkään Markkinaosapuolet

sähköverkon toimintoja

Sähkön käyttäjät

Jakeluverk- koyhtiöt

Kantaverk- koyhtiö

Sähkö- kauppa

Mittaukset Kulutuksen seuranta ++ ++ ++ ++

Sähkön laadun seuranta + ++ ++ +

Hälytykset verkon tilatiedoista + ++ ++ +

Mittaustiedon hallinta 0 ++ + +

Tietoliikenne Etäluenta + ++ ++ ++

Informaatio kuluttajalle ++ + ++ ++

Ohjaustietojen välitys ++ + + +

Kuormanohjaus Aikatasossa siirrettävät kuormat ++ ++ ++ ++

Rajoitettavat kuormat ++ + + -

Energian varastointi + ++ ++ ++

Pientuotanto Kuluttajien omatuotanto ++ + 0 +

Virtuaalivoimalaitos + ++ ++ ++

Muut Sähköauton lataus ++ 0 0 0

Taulukosta 2.1 nähdään, että älykkäiden sähköverkkojen tuomista uudistuksista hyötyvät merkittävästi kaikki osapuolet. Esimerkiksi Jakeluverkkoyhtiöt sekä kantaverkkoyhtiö Fingrid voivat entistä paremman kulutuksen seurannan ja etäluennan avulla luoda tarkem- pia kulutusennusteita, ja kuormanohjausten ansiosta sähköverkot kuormittuvat tasaisem- min. Myös vikatilanteista saadaan parempaa informaatiota. Sähkökauppiaat puolestaan hyötyvät informaatiosta, jota AMR-mittarit tarjoavat sekä kysyntäjouston antamista mah- dollisuuksista optimoida kaupankäyntiä tuntimarkkinoilla ja pitkällä aikavälillä kuormien ohjattavuudesta aiheutuvasta stabiilimmasta sähkön spot-hinnasta.

Sähkön käyttäjät hyötyvät sähkön pörssihinnan vaihteluiden vähentymisen myötä pitkällä aikavälillä mahdollisesti edullisemmasta sähköenergiasta. Lisäksi hyötyjä tuovat tarkem- mat tiedot omasta sähkönkulutuksesta, automaattiset hälytykset vikatilanteista ja ennakoi- tavissa olevista häiriöistä, kuormien ohjauksesta ja huipputehon rajoittamisesta saatavat korvaukset tai siitä seuraavat säästöt sähkölaskussa sekä mahdollisuus pientuotannon te- hokkaampaan hyödyntämiseen. Virtuaalivoimalaitosten toteuttamisesta hyötyisivät kaikki osapuolet.

3. KESKEISET KIINTEISTÖAUTOMAATIOJÄRJESTELMIEN TOIMINNAL- LISUUDET

Kiinteistöautomaatiojärjestelmät rakentuvat 3-4 tasosta, jotka voidaan jaotella hierarkiaan kuvan 3.1 mukaisesti. Alimpana on kenttälaitetaso, johon kuuluu työtä tekevät ja mittauk- sia suorittavat laitteet. Niitä ohjataan alakeskustasolla, jossa ohjausyksikkö vastaanottaa kenttälaitetason laitteilta ja antureilta signaaleja. Automaatiojärjestelmän valvomotasolta hallitaan koko liittymää käyttöliittymän avulla ja ohjataan tarvittaessa laitteistoja. Lisäksi valvomotason yläpuolella voi olla vielä hallintotaso, johon kuuluu paikallisvalvomot sekä etävalvomot. (Viitala 2012)

Kuva 3.1 Kiinteistöautomaation hierarkkinen rakenne (Sähkötieto ry 2006)

Kenttätason kenttälaitteet mahdollistavat monia toiminnallisuuksia, joita kiinteistöauto- maatiojärjestelmään voidaan liittää. Osalla toiminnallisuuksista voidaan edistää kiinteistön energiatehokkuutta, mitä tarkastellaan seuraavissa kappaleissa.

3.1 Kulutuksen seuranta ja mittaukset

Käytetyn energian, sähkön, veden ym. kulutuksen vähentäminen lähtee siitä, että on tie- dossa nykyinen kulutustaso sekä kulutuskohteet. Erilaisten kulutusmittareiden avulla voi- daan helposti seurata, missä kulutus on suurinta ja sen perusteella pyrkiä muuttamaan kulu- tustottumuksia ekologisemmiksi. (EKE 2014) AMR-mittarit mittaavat kodin sähkön ja energian kokonaiskulutusta, mutta kiinteistöautomaatiojärjestelmään kuuluvien antureiden avulla voidaan saada laitekohtaiset kulutustiedot eri laitteilta. Automaatiojärjestelmän tulee kyetä mittaamaan energian- ja sähkönkulutuksen lisäksi muitakin kohteita. Tällaisia ovat esimerkiksi vedenkulutus, lämpötila, ilmankosteus, hiilidioksidipitoisuus ja valoisuus.

Kulutuksen mittaukset toteutetaan antureilla, joiden tulee kyetä lähettämään tiedot ohjaus- yksikölle langattomasti. Järjestelmä saa tällöin informaation kaikilta antureilta ja kykenee välittämään sekä kumulatiiviset että hetkelliset kulutustiedot reaaliaikaisena helposti kulut- tajan näkyville. Kaikkien kiinteistössä mitattavien kohteiden tulee olla helposti luettavissa yhdestä paikasta esimerkiksi erilliseltä kulutusnäytöltä tai älypuhelimesta. (ENETE 2010)

3.2 Kuormanohjaus

Sähkönkäyttäjä voi valita sähkösopimukseksi perinteisen kiinteän sähkönhinnan sisältävän sopimuksen sijaan paremmin sähkökuormien ohjaukseen soveltuvia sähkösopimuksia.

Yksi vaihtoehto on valita sopimus, jossa yösähkölle on halvempi hinta kuin päiväsähkölle.

Toinen vaihtoehto on valita sopimus, jossa sähkön hinta vaihtelee eri vuorokauden tunteina sähköpörssin tuntihintojen mukaan. Tällöin hinta vaihtelee kulutuksen mukaan niin, että sähkön hinta on tyypillisesti kalleimmillaan kulutushuippujen aikaan. Kuluttaja voi siis

säästää rahaa siirtämällä sähkölaitteiden käyttöä edullisempaan ajankohtaan, mitä kutsu- taan kysyntäjoustoksi. Toinen tapa säästää rahaa on yksinkertaisesti kytkeä tarpeettomat sähkölaitteet pois päältä esimerkiksi sammuttamalla valo huoneesta poistuttaessa. Kiinteis- töautomaatiojärjestelmät mahdollistavat näiden toimintojen toteuttamisen automaattisesti.

Ohjattavat kotitalouskuormat voidaan jakaa kahteen ryhmään: siirrettävät kuormat ja rajoi- tettavat kuormat. Siirrettävien kuormien ryhmään kuuluvat lämpökapasiteettia sisältävät kuormat kuten kiinteistön, veden ja massavaraajien lämmitys, sekä kodinkoneet, kuten pyykinpesukone. Rajoitettavien kuormien ryhmään kuuluvat sellaiset kuormat, jotka kytke- tään osittain tai kokonaan pois päältä ilman, että vastaava kulutus tapahtuu myöhemmin.

Tällaisia kuormia ovat esimerkiksi valaistus, viihdelaitteet, ilmastointi sekä kiinteistön lämmitys, joka siis kuuluu molempiin ryhmiin. (ENETE 2010)

Kysyntäjoustoa on tehokkainta ja helpointa tehdä hintaohjauksen avulla. Se tarkoittaa säh- kön käytön ohjaamista muuttuvien sähkön hintojen perusteella. Hintaohjausta voidaan teh- dä esimerkiksi kaksi- ja kolmiaikatariffien avulla, mutta koska sähkön markkinahinnat voivat vaihdella paljon ja hintojen huiput ovat usein satunnaisia, ne ovat nykyisin melko tehottomia keinoja välittämään sähkömarkkinoiden hinnanvaihteluita. Tämän vuoksi on tärkeää, että kuluttajalle pystytään välittämään riittävän reaaliaikaiset hintatiedot. Kiinteis- töautomaatiojärjestelmän ohjausyksikön tulee siis voida vastaanottaa reaaliaikaista hin- tasignaalia sähköpörssin tuntihinnoista internetyhteyden välityksellä ja toteuttaa kuor- manohjausta sen perusteella eli kytkeä esimerkiksi pesukone päälle silloin, kun sähkön hin- ta on alhainen. (Valtonen 2009)

Teollisuudessa kuormien ohjaus on ollut käytössä jo vuosikymmeniä. Perinteisesti teolli- suuslaitokset tarjoavat kuormia säätösähkömarkkinoille niin, että teollisuuslaitos ilmoittaa säädettäväksi tarjottavan kuorman megawattimäärän sekä hinnan. Viime aikoina myös pienkuluttajien kuormien ohjaus on lisääntynyt. Tulevaisuudessa pienkuluttajat voinevat kasvavassa määrin osallistua sähköverkkojen kuormanohjaukseen samalla tavalla, eli tar- joamalla kuormiaan säätösähkömarkkinoille, jolloin kuluttaja hyötyy sopimuksesta esi- merkiksi pienentyneenä sähkölaskuna. Yksittäisen kuluttajan ei ole kuitenkaan mahdollista tarjota suuria kuormia ohjattavaksi, joten pienkuluttajien kulutusta ohjaillaan ryhminä, jol- loin yksi ryhmä voisi olla esimerkiksi kaikki sähköyhtiön kuormanohjaukseen kuuluvat asiakkaat. Pienkuluttajien kuormanohjaus on osa interaktiivisen verkkorajapinnan tuomia mahdollisuuksia, jossa kuluttajan on mahdollista toimia tehokkaasti eri markkinaosapuo- lien kanssa välittäen mittaustietoja, ohjaustoimintoja tai toteuttaen muita tarvittavia toimin- toja. (Valtonen 2009)

Kiinteistöautomaatiojärjestelmät eivät kuitenkaan ole ilmaisia, joten kuluttajan tulisi saada selvää taloudellista hyötyä investoinneista. Luonnollisesti automaatiojärjestelmien käytön seurauksena kuluttajan sähkölasku pienentyisi, ja lisäksi pienentyneen sähkönkulutuksen ansiosta kuluttaja voisikin mahdollisesti vaihtaa sähköliittymänsä pienempään ja halvem- paan. Hiljattain tehty tutkimus osoittaa, että oikeanlaisen kuormanohjauksen avulla voi- daan pienentää kiinteistön kokonaiskulutusta jopa 20–30 prosenttia. (Nejad, Tafreshi 2012)

3.3 Etähallinta

Uusien entistä nopeampien tiedonsiirtomenetelmien ansiosta kiinteistöautomaatiota on mahdollista ohjata etäkäyttönä ajasta ja paikasta riippumatta esimerkiksi älypuhelimesta, tabletista tai erilliseltä ohjausnäytöltä, kuten kuvassa 3.2. Etäkäyttötekniikat voidaan jakaa

kahteen ryhmään, jotka ovat matkapuhelinohjattavat sekä internetin välityksellä ohjattavat käytöt. Internetkäytön hyviä puolia ovat yksinkertaisuus, laajennettavuus, globaalisti toi- miva järjestelmä, informaation tallennettavuus omalle tietokoneelle ja huonoja puolia mel- ko kallis hinta, monimutkaisempi asennus sekä tietoturvariskit. Matkapuhelinkäytön etuja puolestaan ovat edullisuus, asennuksen yksinkertaisuus, hyvin laaja toimintasäde ja heik- kouksia monimutkainen käyttö pienehköltä ruudulta, puutteellinen laajennusmahdollisuus sekä soveltumattomuus laajojen systeemien ohjaukseen. (Pukero 2009)

Kuva 3.2 Esimerkki etähallintalaitteesta (Macroarts 2014)

Koska etähallinnan avulla kuluttaja voi ohjata kaikkia talonsa sähköjärjestelmiä, se mah- dollistaa monia uudenlaisia toimintoja: talon lämmitys ja ilmanvaihto voidaan kytkeä pie- nemmälle teholle talosta poistuttaessa ja laittaa takaisin päälle palattaessa kotiin, päälle unohtuneet sähkölaitteet tai valot voidaan helposti sammuttaa, ovien lukitukset ja hälytyk- set voidaan hoitaa sekä paljon muuta. Yhdellä silmäyksellä älypuhelimeen voidaan tarkis- taa, että kaikki on kotona kunnossa.

3.4 Sähkön pientuotannon hallinta

Älykkään sähköverkon kehittymisen ansiosta sähkön tuottaminen ei ole tulevaisuudessa nykyisessä määrin keskittynyttä suuriin voimalaitoksiin, vaan enemmän hajautettua. Ta- voitteena on, että kuka tahansa voisi ryhtyä tuottamaan sähköä omaan käyttöön ja myydä ylijäämäsähkön verkkoon. Tulevaisuudessa hajautetulla pientuotannolla voisi siten olla merkittävä rooli kokonaistuotannossa. Hajautetut tuotantolaitokset eivät kuitenkaan voi toimia täysin vapaasti, vaan tarvitaan sähköjärjestelmiä, joiden avulla tuotantolaitoksia voidaan ohjailla esimerkiksi verkkoyhtiöstä käsin.

Sähkön pientuotannolla tarkoitetaan teholtaan maksimissaan 2 MVA suuruista sähköntuo- tantoa. Vielä pienempää tuotantoa eli mikrotuotantoa puolestaan on maksimissaan 30 kVA suuruinen tuotanto, jonka ensisijainen tarkoitus on tuottaa sähköä vain omaan käyttöön.

Erilaisia tuotantotapoja ovat esimerkiksi aurinkovoima, vesivoima, tuulivoima, biovoima sekä pien-CHP (Combined Heat and Power, yhdistetty lämmön ja sähkön tuotanto).

(Karppanen 2012) Näistä kotitalouksien kannalta yleisimmät ja käytetyimmät ovat tuuli- ja aurinkovoima.

Pientuotantovoimalaitoksen tuotantoa, verkkoon kytkeytymistä, mittauksia ym. ohjaillaan automaatiojärjestelmän avulla. Järjestelmän tulee olla kaukoluettava, jolloin kuluttajan li- säksi myös jakeluverkkoyhtiö voi nähdä omasta valvomostaan tarvittavat parametrit pien- voimalasta. Kaukovalvontajärjestelmän avulla voidaan valvoa toimintaa ja vian sattuessa voimalaitokselta lähtee automaattisesti hälytys huoltopartiolle. Ennen voimalaitoksen hankkimista on syytä varmistua jakeluverkon haltijan kanssa tarvittavista järjestelmistä.

(Pöyry Energia Oy 2006)

AMR-mittareilla voidaan mitata kotitalouksien sähkön tuotantoa ja informaatio päivittäi- sestä tuotannosta olisi järkevää saada näkymään myös energianäytölle, jotta kuluttaja voi aktiivisesti seurata tuotannon määrää. Sitran mukaan tutkimuksissa on havaittu, että oma energiantuotanto saa kuluttajan käyttämään energiaa säästeliäämmin ja lisää kysyntäjous- toa. Omavaraisenergia aktivoi energialukutaidottomat ja passiiviset asiakkaat vaikuttaviksi ja vastuullisiksi toimijoiksi energiamarkkinoilla. (Sitra 2012)

3.5 Yhteenveto sähkönkäyttöä tehostavista toiminnallisuuksista

Kiinteistön sähkönkäyttöä voidaan tehostaa monien kiinteistöautomaatiojärjestelmien toi- minnallisuuksien avulla. Sähkön- ja energiankäytön tehostaminen lähtee siitä, että voidaan tehdä mittauksia monista eri kiinteistön kohteista ja niiden avulla seurata mm. sähkön- ja energiankulutusta aktiivisesti. Kuormanohjausta voidaan tehdä automaatiojärjestelmillä ohjaamalla ja hallitsemalla esimerkiksi valaistusta, lämmitystä, massavaraajia ja ilman- vaihtoa sekä jossain määrin myös sähkölaitteita ja ilmastointia. Kuormanohjauksen apuna kiinteistöautomaatiojärjestelmän tulee toteuttaa sähkön hintaseurantaa. Kaikkia automaa- tiojärjestelmän toiminnallisuuksia tulee voida etähallita esimerkiksi älypuhelimen välityk- sellä. Lisäksi edellytetään sähkön pientuotannon ohjausta, mikä osaltaan mahdollistaa myös virtuaalivoimalan toteuttamisen tulevaisuudessa.

Yllä esitettyjen toiminnallisuuksien lisäksi kiinteistön sähkönkäyttöä voidaan tehostaa ver- hojen ja markiisien ohjauksen avulla, sillä niiden avulla voidaan vaikuttaa merkittävästi lämmityksen ja jäähdytyksen energiankulutukseen. (KNX 2014) Monet kiinteistöautomaa- tiojärjestelmien ominaisuudet eivät tehosta sähkönkäyttöä, vaan niillä voidaan parantaa asumismukavuutta sekä turvallisuutta. Tällaisia toiminnallisuuksia ovat esimerkiksi kiin- teistön murto- ja palohälytysten hallintaturvakameroiden hallinta, pihakastelulaitteiden hal- linta, lukitusten ohjaus, viihdelaitteiden ohjaus ja kulunvalvonta.

Älykkäiden sähköverkkojen kannalta hyödyllisiä toiminnallisuuksia olisi myös esimerkiksi vielä monipuolisemmat mittaukset, joihin kuuluisi muun muassa virta- ja jännitesärön mit- taukset, yli- ja alijännitteiden sekä jännitekatkosten rekisteröinti. Lisäksi hyödyllistä olisi tiedonvaihto jakeluverkkoyhtiön kanssa esimerkiksi vikahälytyksistä ja sähkökauppiaan kanssa esimerkiksi taajuusohjauksen parametriasetteluista.

4. ESIMERKKEJÄ ERILAISISTA KIINTEISTÖAUTOMAATIOJÄRJESTEL- MISTÄ

Kiinteistöautomaatiojärjestelmät voidaan jakaa kahteen ryhmään: suljettuihin ja avoimiin järjestelmiin. Suljettuihin järjestelmiin on hankalaa liittää eri laitevalmistajien laitteita, sillä ne käyttävät omia tiedonsiirtoprotokolliaan. Avoimissa järjestelmissä voidaan yhdistellä eri valmistajien laitteita ja ne on kytketty samaan väylään, eli tiedonsiirtokaapeliin. (Auvinen

2013). Yleensä kiinteistöautomaatiojärjestelmät ovat suljettuja ja epästandardisoituja, joten eri protokollat eivät ymmärrä toisiaan eikä niitä juuri integroida toimimaan keskenään.

(Rönnkvist 2010) Taulukkoon 4.1 on koottu markkinoiden yleisimpiä kiinteistöautomaa- tioprotokollia sekä keskeisimpiä toiminnallisuuksia, joita ne tukevat.

Taulukko 4.1 Yleisimpien kiinteistöautomaatioprotokollien toiminnallisuuksien vertailu

Toiminnallisuus KNX Dupline Z-Wave X-10 ZigBee Insteon Mittaukset (ilmankosteus, lämpötila,

vedenkulutus...) x x x x

Energiankulutuksen laitekohtainen seu-

ranta x x x x

Etäseuranta esim. älypuhelimella x x x x x x

Valaistuksen ohjaus x x x x x x

Lämmityksen ohjaus x x x x x x

Ilmanvaihdon ohjaus x x x x x x

Ilmastoinnin ohjaus x x x x x x

Sähkölaitteiden ohjaus x x x x x x

Viihdelaitteiden ohjaus x x x x x

Verhojen/markiisien ohjaus x x x x x x

Sähkön hintaseuranta

Murto- ja palohälytykset x x x x x x

Turvakameroiden seuranta x x x x

Pihakastelulaitteiden ohjaus x x x

Ovien/ikkunoiden lukitukset x x x x x

Kulunvalvonta x x x x x

Taulukosta 4.1 nähdään, että useimmat protokollat toteuttavat kaikkia tyypillisimpiä kiin- teistöautomaation toiminnallisuuksia, mutta kattavimmat tarjonnat löytyvät KNX:ltä, Z- Wavelta, Zigbeeltä ja Insteonilta. Sähkön hintaseurantaa ei ole integroituna mihinkään väy- läratkaisuista, mutta esimerkiksi Z-Wave -protokollaa käyttävä Fortum Fiksu- kiinteistöautomaatiojärjestelmä on sisällyttänyt ohjausyksikköönsä hintaohjauksella toimi- via kuormanohjauksia. Seuraavassa vertaillaan kolmen eri yrityksen – Fortumin, ÄLYSÄHKÖn sekä Smart-Housen – tarjoamia kiinteistöautomaatiojärjestelmiä.

4.1 Fortum Fiksu

Fortum Fiksu – tuoteperhe on Fortumin tarjoama kodin energiankulutusta ohjaava ja tark- kaileva järjestelmä, joka käyttää Z-Wave -protokollan langattomasti toimivia laitteita. For- tum Fiksu tarjoaa kolmea erilaista pakettia erilaisille asiakkaille: Fortum Fiksu Sähköläm- mittäjälle, Fortum Fiksu Öljylämmittäjälle sekä Fortum Fiksu Mökin omistajalle. Kaikkiin kolmeen pakettiin kuuluu kiinteästi henkilökohtainen käyttöliittymä, ohjausyksikkö sekä liittymälle ominaiset laitteet, mutta paketteihin voi liittää myös lisälaitteita. Erilaisia lisä- laitteita ovat liiketunnistimet, ovi/ikkunatunnistimet, sisä- ja ulkolämpömittarit sekä mit- taava sähkökytkin sisä- ja ulkokäyttöön. Kaikki lisälaitteet lähettävät tiedot langattomasti ohjausyksikköön, jonka avulla voidaan ohjailla etänä esimerkiksi valoja tai sähkölaitteita.

Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle soveltuu kuluttajalle, jolla on varaava vesikiertoinen sähkölämmitys. Sen avulla voidaan ohjata varaavan vesikiertoisen sähkölämmityksen toi- mintaa, seurata kodin energiankulutusta ja tarvittaessa se voi lähettää viestejä käyttäjälle koskien energian hintaa. Pakettiin kuuluu henkilökohtainen käyttöliittymä, ohjausyksikkö, sähkömittarinlukija sekä asennustyöt. Peruspaketti ilman lisälaitteita maksaa 252 €, asen- nus 190 € sekä palvelumaksu 12,90 €/kk. Tämän lisäksi tilaaja solmii Fortumin kanssa tun- tihinnoitellun Fortum Tarkka – sähkösopimuksen.

Kuvassa 4.1 on esitetty Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle – paketin periaatekaavio. Ohja- usyksikkö hakee sähköpörssiin perustuvan sähkön hinnan jokaiselle vuorokauden tunnille sekä paikallisen sääennusteen. Näiden ja käyttäjän asettamien lämmitysasetusten perusteel- la ohjausyksikkö osaa laskea kodin lämmitystarpeen ja lämmittää varaajan silloin, kun sähkön hinta on edullisimmillaan. Käyttöliittymän avulla voi asettaa sähkön hinnalle myös hintarajoja tai – hälytyksiä.

Kuva 4.1 Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle – periaatekaavio (Fortum Fiksu 2014)

Fortum Fiksu Öljylämmittäjälle puolestaan auttaa säästämään öljylämmitteisten talojen lämmityskustannuksissa. Pakettiin kuuluu ohjausyksikkö, lämmityksenohjauslaitteet, hen- kilökohtainen käyttöliittymä sekä asennustyö. Peruspaketti ilman lisälaitteita maksaa 360

€, asennus 220 € ja palvelumaksu 12,90 €/kk. Käyttäjän tulee syöttää järjestelmään ainoas- taan ostetun öljyn hinta, jolloin se osaa verrata sitä sähköpörssistä hakemaansa sähkön tun- tihintaan ja lämmittää kotia öljyllä tai sähköllä sen mukaan, kumpi on edullisempaa. Läm- mitysmuodon vaihtelua ja kertyneitä säästöjä voi seurata käyttöliittymästä.

Fortum Fiksu Mökin omistajalle auttaa seuraamaan ja hallitsemaan loma-asuntoa ja sen sähkönkulutusta etänä. Pakettiin kuuluu henkilökohtainen käyttöliittymä, ohjausyksikkö, sähkömittarin lukija, sisälämpömittari sekä yksi vapaavalintainen laite. Peruspaketti ilman lisälaitteita maksaa 252 €, toimituskulut 9,50 € sekä palvelumaksu 12,90 €/kk. (Fortum Fiksu 2014)

4.2 ÄLYSÄHKÖ

ÄLYSÄHKÖ on yksi KNX -kiinteistöautomaatioprotokollaa hyödyntävistä yrityksistä.

KNX - tekniikalle ominaista on se, että siinä laitteet kommunikoivat keskenään ilman kes- kitettyä tietokonetta. ÄLYSÄHKÖ tarjoaa kahta erilaista aloituspakettia: KNX Ready sekä Full KNX, joihin voi liittää laajennuksia eli KNX Pluginseja omien toiveiden ja budjetin mukaan. Pakettien ainoa ero on, että Full KNX:ään kuuluu muutamia toiminnallisuuksia enemmän, joten esitellään ainoastaan Full KNX -paketin sisältö.

ÄLYSÄHKÖ Full KNX sisältää koko kodin älykkään sähköistyksen mukaan lukien kaikki tarvittavat sähköjärjestelmän perustarvikkeet, joten se sopii parhaiten asennettavaksi vasta- valmistuneeseen taloon. Järjestelmän avulla voidaan seurata kodin kokonaisenergiankulu- tusta sekä laitekohtaisia energiankulutuksia. Lisäksi pakettiin kuuluu kosketusnäytöllinen ohjauskeskus, josta voi hallita kodin kaikkia ÄLYSÄHKÖ -toiminnallisuuksia. Etäohjausta ei pakettiin kuulu, mutta se on mahdollista ostaa lisäosana, jolloin kaikkia toiminnallisuuk- sia voi ohjata esimerkiksi älypuhelimen avulla.

Sähköteknisiä toiminnallisuuksia on valaistuksen ja sähkölaitteiden ohjaus. Valaistus toi- mii automatisoidulla ohjauksella, esimerkiksi WC:n valaistus toimii liiketunnistimella. Li- säksi valaistukselle on määritettävissä paljon erilaisia tilanneohjauksia, kuten yö/päivä.

Myös pihavaloja voidaan ohjata monin eri tavoin. Kaikkia automaation alaisia sähkölaittei- ta voidaan ohjata sähkönsyötön suluilla, jolloin osa valaistuksesta, tietyt pistorasiat jne.

voidaan sulkea.

Lämmityksen säätöä varten ÄLYSÄHKÖ – järjestelmä viestittää lämmitysjärjestelmälle oikean lämmöntarpeen, jolloin säästyy energiaa. Lämmityksen taso voidaan säätää myös aluekohtaisesti niin, että esimerkiksi eteisessä on pienempi lämpötila kuin makuuhuonees- sa. Ilmanvaihtoon voidaan vaikuttaa lisäämällä tai pienentämällä ilmanvaihdon nopeutta.

Lisäksi järjestelmä kykenee sulkemaan vedentulon ja ilmoittamaan käyttäjälle, mikäli se havaitsee vesivuodon. Vedenkulutuksen mittausta ei pakettiin kuulu, mutta sen voi ostaa lisäosana.

Vesivuodoista ilmoittamisen lisäksi pakettiin kuuluu muitakin turvallisuusteknisiä toimin- nallisuuksia. Järjestelmään liitetyt palovaroittimet kykenevät sammuttamaan palotilanteen aikana ilmanvaihdon sekä katkaisemaan sähkövirran määritellyistä kodinkoneista tai pisto- rasioista. Murtovarkaiden varalta kodin sisällä olevat liiketunnistimet valvovat taloa ja magneettikytkimet ovissa ja ikkunoissa havaitsevat, mikäli ne avataan. Mikäli tunkeilija havaitaan kodin ollessa määritelty poissa – tilaan, alkavat kaikki talon valot vilkkua, sum- meri antaa äänimerkin ja käyttäjä saa hälytyksen puhelimeensa. Lisäosina voi ostaa myös videovalvonnan, kuvallisen porttipuhelinpalvelun ja sähköisen oviohjauksen. (Älysähkö 2014)

4.3 Smart-House

Smart-House on kiinteistöautomaatioyritys, joka perustuu Dupline -väyläratkaisuun. Dup- line on maailman vanhimpia väyläjärjestelmiä ja tällä hetkellä se on käytössä yli 2000 käyttökohteessa Suomessa. Smart-House tarjoaa hyvin kattavan ohjausjärjestelmän, joka ottaa huomioon energiansäästön, mukavuuden, turvallisuuden ja käyttäjäystävällisyyden.

Smart-Housen toiminnallisuuksia voidaan ohjata ja seurata tietokoneen, multimediakes- kuksen tai matkapuhelimen avulla. Matkapuhelimen kautta ohjaus tapahtuu tekstiviestien avulla, kun taas tietokoneeseen ja multimediakeskukseen voidaan tallentaa internetin kaut- ta toimiva Smart-House -ohjelmisto. Sen avulla voidaan kontrolloida esimerkiksi valaistus- ta, ovia ja sähkölaitteita sekä tarkastaa, mitä talolle kuuluu.

Energiansäästön kannalta merkittävimpiä toiminnallisuuksia ovat lämmön- ja ilmastoin- ninsäätö. Lämmönsäätöä on tarjolla sähkölämmitteisiin ja vesikiertoisiin järjestelmiin. Kun lämpötila-anturit havaitsevat liian korkean lämpötilan, lämmitys kytkeytyy automaattisesti pois päältä. Lisäksi ohjauskeskuksesta voidaan säätää esimerkiksi halutut yö- ja päiväläm- pötilat. Myös ilmastointi ja ilmanvaihto voidaan säätää halutulle tasolle esimerkiksi lämpö- tilan, valon tai ajastuksen perusteella.

Valaistusta ja verhoja ohjaamalla voidaan säästää myös energiaa. Ohjauskeskuksesta voi- daan asettaa toivotut valaistustasot kullekin ajanhetkelle. Valaistusta voidaan säätää ohja- uskeskuksen ja tavallisten valokatkaisimien lisäksi myös langattoman ohjaimen avulla, ai- van kuten televisiota ohjaillaan kaukosäätimen avulla. Esimerkiksi pesutilaan, vessaan, va- rastoihin, kellariin, eteiseen ja vaatehuoneisiin on järkevää asentaa liiketunnistimien avulla toimivat valaisimet ja ulkovalaisimille valoisuusanturin avulla toimivat valaisimet. Säle- kaihtimet, verhot ja auringonsuojamarkiisit toimivat niin ikään automaattisesti valoisuus- anturin mukaan.

Käyttäjän turvallisuuden kannalta Smart-Housella on tarjota vesivahinko- ja savuantureita sekä murto- ja äänihälyttimiä. Lisäksi ovi- ja ikkunatunnistimet ilmoittavat haluttaessa ti- lanteen koskien ovia ja ikkunoita. Kaikista hälytyksistä käyttäjä saa viestin matkapuheli- meen. Mukavuutta lisääviä toiminnallisuuksia ovat automaattisesti toimivat pihakastelu- laitteet sekä audio/video – laitteiden ohjaus. (Smart-House 2014)

5. KANNATTAVUUSANALYYSI SÄHKÖNKÄYTTÄJÄN NÄKÖKULMASTA Kotitalouksissa eniten energiaa kuluu lämmitykseen, käyttöveden lämmitykseen, valais- tukseen ja ilmanvaihtoon. (Myllykoski 2011) Näiden jälkeen eniten energiaa kuluu kylmä- ja viihdelaitteisiin (Loiste 2014), mutta suurin potentiaali kotitalouksissa energiantehok- kuuden parantamiseen on lämmityksen, valaistuksen ja ilmanvaihdon ohjauksissa. Seuraa- vissa kappaleissa arvioidaan näiden kannattavuutta sähkönkäyttäjän näkökulmasta.

5.1 Lämmityksen ohjauksen kannattavuus

Lämmityksen ohjauksen kannattavuutta tarkasteltiin esimerkkilaskelmalla, johon oletettiin hankittavan Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle -järjestelmä. Järjestelmässä varaavan sähkö- lämmityksen kattilaa lämmitetään sähköllä niinä vuorokaudentunteina, kun sähkön hinta on alhaisimmillaan. Haluttiin tarkastella, miten paljon sähkön hintaohjauksella saadaan vuodessa säästöä lämmityskuluissa, joten tehtiin esimerkkitarkastelu sähkölämmittäjän saavutettavissa olleesta säästöstä vuonna 2012 Lappeenrannassa.

Esimerkkitarkasteluun valittiin kohteeksi pinta-alaltaan 157 𝑚² omakotitalo, jossa on vesi- kiertoinen varaava sähkölämmitys. Kuopion Energian sähkönkulutuslaskurin mukaan talon lämmitykseen kuluisi energiaa noin 15700 kWh (Kuopion Energia 2014). Lämmityksen tarve vaihtelee eri kuukausina, mitä kuvastaa suhteelliset lämmitystarpeet Lappeenrannassa

vuonna 2012 (Ilmatieteen laitos 2014). Varaavan sähkölämmityksen kattilan tyypillinen varausaika on noin 8-9 tuntia päivässä (Kaipia 2013) silloin, kun ulkolämpötila on kyl- mimmillään ja lämmitystä tarvitaan eniten. Tällöin lämmityksen ohjausjärjestelmän tulisi siis valita 9 halvinta tuntia lämmittämiseen. Suhteellisten lämmitystarpeiden ja 9 tunnin maksimilämmitysajan perusteella laskettiin tarvittavat keskimääräiset päivittäiset lämmi- tysajat jokaiselle kuukaudelle vuonna 2012. Kuukausittaiset lämmitysajat arvioitiin kerto- malla päivittäiset keskimääräiset lämmitysajat kunkin kuukauden päivien lukumäärällä.

Summaamalla kuukausittaiset lämmitysajat saatiin koko vuoden yhteenlasketuksi energia- varaajan varausajaksi noin 1500 tuntia. Suhteelliset lämmitystarpeet, varausajat sekä läm- mitysenergian tarpeet esitetään taulukossa 5.1.

Vesikiertoiseen varaavaan sähkölämmitykseen tuli siis mitoittaa energiavaraaja, jolla saa- vutettaisiin 15700 kWh energiantuotanto lämmityksessä. Valittiin käytettäväksi energiava- raaja mallia Jäspi GTV 500 (Jäspi 2014), johon mitoitettiin 4,5 kW ja 6 kW vastukset. Täl- löin varaaja oli teholtaan 10,5 kW. Tämän perusteella saatiin laskettua talossa kuluva läm- mitysenergia jokaiselle kuukaudelle kertomalla varaajan teho kuukausittaisilla varausajoil- la.

Taulukko 5.1 Vuonna 2012 saatavat säästöt sähkön hintaohjauksella esimerkkitarkastelun 10,5 kW ener- giavaraajaa käytettäessä verrattaessa halvimpia Elspot-hintoja toimitusvelvollisuushintoihin

kk

suht.

lämmitys- tarve [%]

varaus- aika/pv

[h]

varaus- aika/kk

[h]

lämmitys- energia

[kWh]

sähkön hintaero [snt/kWh]

kust.

ilman ohjausta [€]

kust.

ohjauksen

kanssa [€] säästöt [€]

1 16,2 8,0 248,3 2607,1 2,55 179,4 113,0 66,4

2 18,1 8,9 259,1 2720,8 1,86 187,2 136,5 50,7

3 12,7 6,3 193,9 2035,9 2,96 138,3 78,1 60,3

4 9,2 4,5 136,3 1431,1 2,51 91,9 56,0 35,9

5 2,6 1,3 40,4 424,0 3,31 27,2 13,2 14,0

6 0,3 0,2 4,8 50,9 3,61 3,2 1,4 1,8

7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,0 0,0 0,0

8 0,8 0,4 12,3 129,7 3,23 8,2 4,0 4,2

9 3,4 1,7 49,7 522,2 2,76 33,0 18,6 14,4

10 8,4 4,1 128,5 1349,1 2,47 88,2 54,8 33,4

11 10,1 5,0 149,5 1570,1 2,57 102,6 62,3 40,3

12 18,2 9,0 279,0 2929,5 1,75 191,6 140,4 51,2

yht. 100,0 1501,9 15770,4 1050,9 678,2 372,7

Taulukossa 5.1 on esitetty lämmitystarpeiden, varausaikojen ja lämmitysenergioiden lisäk- si hintaohjauksella saatavat säästöt jokaiselle kuukaudelle. Oletettiin, että mikäli sähkön hintaohjausta ei tehtäisi, ohjaamattomalle lämmitykselle voitiin käyttää vuoden 2012 kuu- kausien vähittäismyynnin toimitusvelvollisuushintojen keskiarvoja. Haettiin Energiaviras- ton tarjoamasta sahkonhinta.fi -palvelusta hintatilastot aikavälille 1.1.2012–31.12.2012 ve- rottomille toimitusvelvollisuusenergiahinnoille, kun tyyppikäyttäjäksi valittiin varaavan sähkölämmityksen sisältämä pientalo. Arvonlisävero vaikuttaisi kuitenkin säästön mää- rään, joten kerrottiin saadut kuukausien keskiarvolliset toimitusvelvollisuushinnat vielä arvonlisäverokertoimella 1,24. Nyt kertomalla saadut hinnat jokaisen kuukauden lämmi- tysenergian määrällä saatiin sähkön toimitusvelvollisuushinnoista ja arvonlisäverosta tule-

vat lämmityskustannukset, eli kustannukset ilman ohjausta. Kuvassa 5.1 esitetään vielä ve- rottoman energian toimitusvelvollisuushinnan vaihtelu vuonna 2012 (Sahkonhinta 2014).

Kuva 5.1 Verottomien toimitusvelvollisuushintojen Suomessa vaihtelu vuonna 2012 (Sahkonhinta 2014)

Laskettiin seuraavaksi sähkön pörssihinnasta tulevat kustannukset, mikäli käytettäisiin sähkön hintaohjausta. Fortum Fiksu-pakettiin kuuluu, että tilaaja solmii Fortumin kanssa Fortum Tarkka-sähkösopimuksen, jossa tuntihinnat muodostuvat sähköpörssin hinnoista, välityspalkkiosta sekä arvonlisäverosta (Fortum 2014). Haettiin Nordpoolspotista vuoden 2012 jokaisen päivän jokaisen tunnin sähkön Elspot-hintatiedot ja valittiin jokaiselle päi- välle niin monta halvinta mahdollista sähkön tuntihintaa kuin kyseisenä kuukautena tarvit- tiin päivittäisen varausajan perusteella. Näistä halvimmista tunneista laskettiin jokaiselle päivälle hinnan keskiarvo, joista puolestaan saatiin jokaiselle kuukaudelle hinnan keskiar- vo. Lisättiin kuukausien keskiarvollisiin hintoihin vielä Fortum Tarkan välityspalkkio 0,3 snt/kWh ja kerrottiin hinnat arvonlisäverokertoimella 1,24. Kertomalla saadut hinnat kun- kin kuukauden lämmitysenergian määrällä saatiin kustannukset ohjauksen kanssa. Lisäksi vertailtiin kuukausittaisia toimitusvelvollisuushintoja ja kuukausittaisia sähkön pörssihinto- ja ohjauksen kanssa, joiden erotuksista saatiin taulukkoon 5.1 sähkön hintaerot.

Sähkön reaalihintaan sisältyisivät pörssihinnan lisäksi sähkön siirtomaksut. Ne oletetaan kuitenkin nyt säästöjen kannalta vakioiksi, koska laskelmassa kulutettava sähkön määrä ei muutu ohjauksesta huolimatta, joten niitä ei oteta huomioon säästöjä laskettaessa. Käytän- nössä kaikki verkkoyhtiöt antavat kuitenkin halvemman siirtotariffin yöksi, jolloin sähkön- käyttäjä voi hyötyä myös siirtomaksuissaan. Kuvassa 5.2 havainnollistetaan vielä sähkön Elspot-hinnan vaihtelua helmikuun kolmena ensimmäisenä vuorokautena vuonna 2012.

Kuva 5.2 Esimerkki sähkön Elspot-hinnan vaihtelusta helmikuun alussa 2012

Kuvasta 5.2 nähdään, että sähkön pörssihinta vaihtelee vuorokauden eri tunteina runsaasti.

Suurimmat hintapiikit sijoittuvat aamuun klo 8–10 välille sekä iltaan klo 17–19 välille, jol- loin sähkön hinnat ovat kyseisinä päivinä korkeimmillaan yli kuusinkertaisia halvimpiin tunteihin verrattuna. Valitsemalla kullekin päivälle talon lämmittämiseen halvimmat tunnit voidaan saavuttaa varsinkin kylmimpinä kuukausina merkittäviä säästöjä.

Taulukossa 5.1 kunkin kuukauden saatavat säästöt saatiin vähentämällä kustannukset ohja- uksen kanssa kustannuksista ilman ohjausta. Näin saatiin koko vuoden yhteenlasketuiksi säästöiksi noin 370 €. Kuvassa 5.3 esitetään vielä säästön laskennan eteneminen yksinker- taistettuna lohkokaaviona.

Kuva 5.3 Talon lämmityksessä sähkön hintaohjauksella saatavan säästön laskennan eteneminen 0

5 10 15 20 25 30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24

Sähkön pörssihinta [snt/kWh]

Vuorokauden tunnit [h]

1.2.2012 2.2.2012 3.2.2012

Kuukauden suhteellinen

lämmitys- tarve --> vuoro-

kauden lämmitys- tunnit (N)

Haetaan sähkön päivittäiset pörssihinnat

& toimitus- velvollisuus- hinnat

Valitaan joka päivälle

N kpl edullisimpia

sähkön hintoja

Lasketaan toimitus- velvollisuus-

hinnoilla lämmitys- kustannus

𝐾𝐾

Lasketaan ohjauksella

saatu edullisin lämmitys- kustannus

𝐾𝑂

Säästö:

𝐾_𝐾 − 𝐾_𝑂

Fortumin mukaan Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle -paketti auttaisi säästämään lämmitys- kustannuksissa jopa 15 %. Sähkön reaalihinta on ollut viime vuosina keskimäärin 12 snt/kWh (Sähkönhinta 2014), jolla laskettuna lämmityksestä aiheutuvat vuosittaiset kus- tannukset olisivat n. 1900 €. Fortum Fiksu-pakettiin kuuluu palvelumaksuja 155 € vuodes- sa, jotka huomioon otettuna kokonaissäästöt ovat 215 €. Kokonaislämmityskustannuksiin suhteutettuna säästöt ovat siis tässä esimerkkilaskelmassa n. 11 %.

Oletetaan sähkönkäyttäjän siis ostavan Fortum Fiksu Sähkölämmittäjälle -paketin, jonka investointihinta on asennus mukaan lukien 442 €. Kuten yllä todettiin, ostaja joutuu mak- samaan lisäksi palvelumaksuja 12,90 €/kk eli vuodessa lähes 155 €. Ensimmäisen vuoden säästöt ovat 215 € ja seuraavien vuosien säästöt diskontataan nykyarvoonsa yhtälöllä

𝑁𝑃𝑉_𝑡 = 𝐵_𝑡 (1 + 𝑖)^𝑡

(5.1)

jossa 𝐵_𝑡 on vuonna t saatava säästö, i on diskonttokorko ja t on kuluneiden vuosien määrä (Wikipedia 2014). Tyypillinen pankkien kulutusluottojen korko i vaihtelee tällä hetkellä 5,50 % ja 10,07 % välillä (Taloustaito 2014). Kuvassa 5.4 esitetään kokonaissäästöt pito- ajan funktiona eri korkokannoilla laskettuna.

Kuva 5.4 Lämmityksen ohjauksen tuomat säästöt pitoajan funktiona eri korkokannoilla verrattaessa halvimpia Elspot-hintoja toimitusvelvollisuushintoihin

Kuvasta 5.4 nähdään, että kokonaissäästöt ylittävät 442 € investointikustannukset kaikilla korkokannoilla jo toisena pitovuonna. On otettava kuitenkin huomioon, että esimerkkilas- kelman kiinteistö oli kooltaan tavanomaista suurempi, minkä myötä myös energiankulutus oli suuri. Pienemmässä talossa aivan näin suuriin säästöihin ei päästäisi. Lisäksi laskelmas- sa oletettiin, että talosta löytyy valmiiksi sähkölämmitteinen energiavaraaja. Mikäli ei olisi, olisivat investointikustannukset huomattavasti suuremmat. Oletuksena oli myös, että asi- akkaalla oli ennen Fortum Tarkan hankkimista perinteinen vakaa sähkösopimus, jossa säh- kön hinta ei muutu eikä sisällä esimerkiksi yötariffia, jolloin voitiin käyttää vertailukohtana toimitusvelvollisuushintoja.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

1 6 11 16 21 26

Kokonaissäästöt [€]

Pitoaika [a]

4 % 6 % 8 % 10 %

Lasketaan vielä saatavissa olleet säästöt, mikäli asiakkaalla olisi ollut ennestään esimerkik- si Fortum Tarkka-sähkösopimus, mutta ei lämmityksen ohjauksen sisältävää Fortum Fiksu- järjestelmää. Tällöin voitiin olettaa, että lämmitys toteutuisi satunnaisina aikoina, joten käytettiin ohjaamattomalle lämmitykselle vuoden 2012 kuukausien keskiarvollisia sähkön hintoja. Haettiin kyseiset Elspot-hinnat Nordpoolspotista (Nordpoolspot 2014), lisättiin niihin Fortum Tarkan välityspalkkio 0,3 snt/kWh ja kerrottiin ne arvonlisäverokertoimella 1,24. Kerrottiin saadut hinnat jokaisen kuukauden lämmitysenergian määrällä, jolloin saa- tiin taulukkoon 5.2 sähkön pörssihinnasta, välityspalkkiosta ja arvonlisäverosta tulevat kustannukset ilman ohjausta.

Taulukko 5.2 Vuonna 2012 saatavat säästöt sähkön hintaohjauksella verrattaessa edullisimpia Elspot- hintoja kuukausien keskiarvollisiin Elspot-hintoihin

kk

suht.

lämmitys- tarve [%]

varaus- aika/pv

[h]

varaus- aika/kk

[h]

lämmitys- energia

[kWh]

sähkön hintaero [snt/kWh]

kust.

ilman ohjausta [€]

kust.

ohjauksen

kanssa [€] säästöt [€]

1 16,2 8,0 248,3 2607,1 0,85 135,2 113,0 22,2

2 18,1 8,9 259,1 2720,8 1,90 188,3 136,5 51,8

3 12,7 6,3 193,9 2035,9 1,07 99,7 78,1 21,7

4 9,2 4,5 136,3 1431,1 0,98 70,1 56,0 14,0

5 2,6 1,3 40,4 424,0 1,39 19,1 13,2 5,9

6 0,3 0,2 4,8 50,9 1,00 1,9 1,4 0,5

7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,0 0,0 0,0

8 0,8 0,4 12,3 129,7 2,03 6,6 4,0 2,6

9 3,4 1,7 49,7 522,2 1,90 28,5 18,6 9,9

10 8,4 4,1 128,5 1349,1 1,09 69,5 54,8 14,7

11 10,1 5,0 149,5 1570,1 0,99 77,8 62,3 15,5

12 18,2 9,0 279,0 2929,5 1,38 180,9 140,4 40,5

yht. 100,0 1501,9 15770,4 877,6 678,2 199,5

Taulukossa 5.2 suhteelliset lämmitystarpeet, varausajat, lämmitysenergiat ja lämmityskus- tannukset ohjauksen kanssa on laskettu samalla tavalla kuin edellä taulukossa 5.1. Sähkön hintaerot saatiin vuoden 2012 kuukausien keskiarvollisten Elspot-hintojen ja edullisimpien keskiarvollisten Elspot-hintojen erotuksesta.

Nyt vuoden yhteenlasketuiksi säästöiksi saatiin n. 200 €. Kun tästä vähennetään Fortum Fiksuun kuuluvat 155 € vuosittaiset palvelumaksut, olisi ensimmäisen vuoden säästöt n. 45

€. Seuraavien vuosien säästöt diskontataan nykyarvoonsa yhtälöllä (5.1) ja kuvassa 5.5 esi- tetään kokonaissäästöt pitoajan funktiona eri korkokannoilla laskettuna.

Kuva 5.5 Lämmityksen ohjauksen tuomat säästöt pitoajan funktiona eri korkokannoilla verrattaessa edullisimpia Elspot-hintoja kuukausien keskiarvollisiin Elspot-hintoihin

Kuvasta 5.5 nähdään, että esimerkiksi 6 % korkokannalla kokonaissäästöt ylittävät 442 € investointikustannukset 13. pitovuonna, joka olisi tällöin Fortum Fiksun takaisinmaksuai- ka.

Fortum Fiksun tuottamat säästöt asiakkaalle riippuvat siis vahvasti siitä, millainen sähkö- sopimus asiakkaalla on entuudestaan. Ne asiakkaat, jotka ovat ostaneet sähkönsä kaksiai- katariffilla tai niillä Fortum Tarkka –tariffia käyttävillä asiakkailla, joilla lämmitys on mennyt aikaohjatusti yöksi päälle, eivät saavuta edellä laskettujen esimerkkien suuruisia säästöjä Fortum Fiksun avulla. Tämä johtuu siitä, että yösähköllä lämmitettäessä koko seu- raavan päivän lämmitysenergian tarve ladataan edellisen yön aikana klo 22-07 välisenä ai- kana siten, että vastukset menevät päälle aina samaan aikaan illalla ja varaus lopetetaan, kun riittävä varausaika on kulunut. Yöaikaan sähkön hinta on käytännössä aina halvimmil- laan, joten siksi pelkästään öisin lämmittämällä voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä.

5.2 Valaistuksen ohjauksen kannattavuus

Kodin valaistuksen vuotuinen sähköenergian kulutus [kWh] voidaan laskea (RakMK D5 2012) mukaan yhtälöllä

𝑊_{𝑣𝑎𝑙𝑎𝑖𝑠𝑡𝑢𝑠} = 𝑃_{𝑣𝑎𝑙𝑎𝑖𝑠𝑡𝑢𝑠}𝐴_{ℎ𝑢𝑜𝑛𝑒}∆𝑡 𝑓

1000, (5.2)

jossa 𝑃_{𝑣𝑎𝑙𝑎𝑖𝑠𝑡𝑢𝑠} on valaistavan tilan kokonaissähköteho huonepinta-alaa kohti [W/hum²], 𝐴_{ℎ𝑢𝑜𝑛𝑒} on valaistavan tilan huonepinta-ala [hum²], ∆𝑡 on valaistuksen käyttöaika vuodessa [h] ja 𝑓 sisältää ohjaustavasta riippuvat ohjauskertoimet. Valaistuksen kokonaissähköteho pinta-alayksik köä kohti voidaan laskea yhtälöllä

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1 6 11 16 21 26

Kokonaissäästöt [€]

Pitoaika [a]

4 % 6 % 8 % 10 %